煤制甲醇項目低溫甲醇洗裝置尾氣管道的選型

煤炭加工與綜合利用CoAL PROCESSING COMPREHENSIVE UTILIZATIONNo.10.2014爆制甲醇頂目低溫甲醇裝置尾氣苣道的選型翁希旭,馬飛(兗州煤業(yè)榆林能化有限公司,陜西榆林719000摘要:兗州煤業(yè)榆林能化有限公司甲醇廠(chǎng)60萬(wàn)υ/a煤制甲醇項目低溫甲醇洗裝置尾氣管道原設計為不銹鋼材質(zhì),經(jīng)過(guò)分析論證,最終選用價(jià)格較為低廉的涂塑復合鋼管,經(jīng)過(guò)多年運行,效果良好,大大節約了投資成本。關(guān)鍵詞:煤制甲醇;低溫甲醇洗;尾氣管道;涂塑復合鋼管中圖分類(lèi)號:TQ223.1文獻標識碼:A文章編號:10058397(2014)10006403兗州煤業(yè)榆林能化公司60萬(wàn)ta甲醇項目以表1低溫甲醇洗裝置的尾氣成分體積分數煤和空氣為主要原料,采用水煤漿加壓氣化技術(shù)體積分數/%制備粗合成氣,經(jīng)部分耐硫變換、低溫甲醇洗凈化得到滿(mǎn)足甲醇合成要求的精制合成氣,再經(jīng)合0.5240.173成和精餾得到精甲醇。1問(wèn)題提出的背景HO0.982CH, OH0.0020.097低溫甲醇洗裝置采用德國魯奇的低溫甲醇洗脫COS41.0×10-6硫脫碳技術(shù),進(jìn)入低溫甲醇洗裝置變換氣中的CO2體積分數達到3.3%。變換氣中的CO2氣體經(jīng)過(guò)吸從表1可見(jiàn),尾氣的主要組成為CO2、N2和收、解析、洗滌等過(guò)程后,系統滿(mǎn)負荷運行時(shí)通過(guò)少量的H2O,在正常生產(chǎn)中屬于連續排放。由于尾氣煙囪排放的尾氣量可達116萬(wàn)m3/h,壓力管道中存有少量的水易和CO2氣體生成碳酸對管(A)為0.188MPa,溫度為66℃。工藝軟件包中尾道產(chǎn)生腐蝕,德國魯奇公司設計的尾氣排放管道氣的成分體積分數見(jiàn)表1采用304L不銹鋼材質(zhì)。在進(jìn)行系統設計優(yōu)化的過(guò)程中,本著(zhù)滿(mǎn)足使收稿日期:201410-17作者簡(jiǎn)介:蓊希旭(1980-),男,河北承德人,2012年畢用及節約成本的原則,對在此環(huán)境下(弱酸性、業(yè)于西北工業(yè)大學(xué)理學(xué)院,工程碩士,兗州煤業(yè)栒林能化有限公常溫常壓)的管道選材進(jìn)行充分的調研論證基礎司工程師。上,榆林能化公司相關(guān)技術(shù)人員提出了使用在給4結語(yǔ)液和變換高溫冷凝液用量和引入高溫高壓密封水的方法,可以替代灰水補水,在不減負荷、停車(chē)(1)由于氣化爐兩對燒嘴相對獨立,且每臺的情況下,實(shí)現低壓灰水泵雙泵在線(xiàn)搶修。配置高壓煤漿泵提供對置的一對燒嘴煤漿,一對燒嘴高溫高壓密封水串髙溫熱水管線(xiàn),還可實(shí)現高溫停車(chē),另一對燒嘴仍可維持系統生產(chǎn)運行,從而熱水泵雙泵故障的在線(xiàn)搶修。實(shí)現高壓煤漿泵隔離檢修,再利用帶壓連投技(3)利用鎖斗安全閥代替鎖斗進(jìn)口閥手動(dòng)排術(shù),重新投料并入系統。渣操作,在進(jìn)行換閥準備工作的同時(shí),鎖斗系統(2)配置高溫高壓密封水串變換高溫冷凝液可以實(shí)現正中國煤化工時(shí)間,減少管線(xiàn),通過(guò)增加07MPa脫鹽水、變換低溫冷凝換閥過(guò)程中CNMHG2014年第10期翁希旭,等:煤制甲醇項目低溫甲醇洗裝置尾氣管道的選型水和煤礦上廣泛使用的一種涂塑復合鋼管的建也增加,使陰極去極化過(guò)程加快,從而大大增加議,復合管的基體材料選用普通碳鋼管,鋼管內腐蝕速率。低溫甲醇洗裝置尾氣管道運行壓力較外襯為高分子PE材料。低,故壓力的影響可以忽略。(4)流速的影響。隨著(zhù)流速加快,H2CO3和2尾氣排放采用涂塑復合鋼管的可行性分析H·等去極化劑能更快地擴散到電極表面,使陰2.1普通鋼管在尾氣環(huán)境下的腐蝕極去極化增強,腐蝕產(chǎn)生的Fe2迅速離開(kāi)金屬表干燥的CO2在常溫下對碳鋼管道沒(méi)有腐蝕作面,阻止金屬表面保護膜形成,并且對已形成的用,但低溫甲醇洗裝置尾氣中含有0.98%的水保護膜起破壞作用,形成活化一鈍化微電池,從分。水分與二氧化碳形成的碳酸對鋼材具有腐蝕而使腐蝕速率大大增加。氣體攜著(zhù)液體強烈地沖作用。CO2對鋼材的腐蝕一般有二種形式:CO2擊鋼鐵表面,產(chǎn)生強烈的液擊,導致嚴重的沖刷溶于水生成的碳酸造成的腐蝕和CO2氧化引起的剝蝕。剝裂。在剝裂腐蝕過(guò)程中,金屬表面形成離散的(5)管道材料的影響。碳鋼的基體組織為鐵多孔氧化團,在Fe2O4氧化物中出現碳。反應機素體(Fe)和滲碳體(Fe3C),當碳鋼表面浸在碳理如下酸溶液中,形成微電池,其中鐵素體電極電位較CO2+H,o-H,Co低,成為微電池陽(yáng)極,滲碳體則為陰極。陽(yáng)極過(guò)H2CO3+e—H'+HCO程是鐵素體溶解受到腐蝕,即:H+HH2↑2Fe-2Fe2‘+4e。Fe+H2CO3FeCO3+H2↑與此同時(shí),電子由陽(yáng)極移向陰極,使水中的在運行中,低溫甲醇洗裝置尾氣管道的腐蝕氧與電子結合生成氫氧根離子,即影響因素很多,大致可分為兩大類(lèi):一類(lèi)是二氧4e+2H2O+O2-4(OH)?；冀橘|(zhì)工況的影響,如工作溫度、壓力、含水在溶液中,Fe與(OH)相遇生成Fe(OH)2,量、流速、pH等。另一類(lèi)為材料的影響,如材即:2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2料中C、Cr等的含量Fe(OH)2與碳酸反應生成FeCO3,即:(1)二氧化碳介質(zhì)中含水量的影響。介質(zhì)中Fe(oH)2+H2CO3-FeCO, +H20.水分是影響二氧化碳腐蝕的一個(gè)至關(guān)重要的因由此破壞碳鋼表面生成的保護膜。素。二氧化碳的腐蝕發(fā)生從根本上說(shuō)是由于水對此外,二氧化碳的腐蝕中還有pH等影響因鋼鐵表面的潤濕作用。二氧化碳溶解于水中后,素。低溫甲醇洗裝置尾氣管道腐蝕的發(fā)生,主要在金屬表面形成了電解質(zhì)溶液,即:CO2+是二氧化碳含量、介質(zhì)的溫度、壓力、水分、沖H2O-H12CO3,從而構成了金屬的電化學(xué)腐蝕的刷等因素共同作用的結果?；緱l件。溶液中電離出的H作為Fe腐蝕反應2.2尾氣排放使用鋼塑復合材料管的可行性中的一種主要陰極去極化劑,增加金屬的腐蝕速2.2.1聚乙烯特性度,且隨著(zhù)壓力的增大,水分增多,二氧化碳溶聚乙烯的種類(lèi)主要有:①低密度聚乙烯解度也大幅度增加。高壓聚乙烯;②線(xiàn)形低密度聚乙烯;③中密度(2)溫度的影響。溫度小于60℃,二氧化碳聚乙烯、雙峰樹(shù)脂;④高密度聚乙烯、低壓聚的腐蝕比較嚴重。資料及相關(guān)文獻表明,溫度大乙烯。于100℃,腐蝕卻很少發(fā)生。溫度對尾氣管道腐聚乙烯有良好的物理性能,聚乙烯為白色蠟蝕的影響,更主要的表現為在臨界溫度附近的狀半透明材料,柔而韌,比水輕,無(wú)毒,具有優(yōu)影響。越的介電性能。對有機蒸汽透過(guò)率較大。常溫下(3)壓力的影響。在壓力較低時(shí),二氧化碳不溶于任何中國煤化工可少量溶解的腐蝕相對較輕微。壓力較高時(shí),腐蝕會(huì )加速。于甲苯、乙CNMHG中。隨著(zhù)壓力的增加,二氧化碳氣體溶解于水的幅度聚乙烯有優(yōu)異的化學(xué)穩定性,室溫下耐鹽66煤炭加工與綜合利用2014年第10期酸、氫氟酸、磷酸、甲酸、胺類(lèi)、氫氧化鈉、氫(1)保留了傳統金屬管材的鋼度及強度,遠氧化鉀等各種化學(xué)物質(zhì),硝酸和硫酸對聚乙烯有遠優(yōu)于塑料管、鋁塑管;較強的破壞作用。聚乙烯容易光氧化、熱氧化、2)具有內壁光滑、磨擦阻力小不結垢的特臭氧分解,在紫外線(xiàn)作用下容易發(fā)生降解,碳黑點(diǎn),外壁更加美觀(guān)豪華對聚乙烯有優(yōu)異的光屏蔽作用。受輻射后可發(fā)生(3)重量輕、韌性好、耐沖擊、耐壓強度高;交聯(lián)、斷鏈、形成不飽和基團等反應。適用溫度更寬,達-30~100℃;22.2聚乙烯作為鋼管內襯材料的優(yōu)點(diǎn)(4)與管件連接方式可采用絞絲、承插、法(1)良好的物理性能,密度小、重量輕、運蘭、溝槽、焊接等多種方式,省工省力;輸、安裝方便(5)與管件連接部位熱膨脹系數差小,更安2)使用溫度范圍廣,低溫性能優(yōu)良,特別全可靠;適用于高寒地區及各種惡劣環(huán)境;(6)價(jià)格性能比合理,綜合造價(jià)低、比銅管、(3)彈性模量小,當溫度波動(dòng)時(shí)其內應力較不銹鋼管更經(jīng)濟。小,可有效地保證管道和安全使用;3.2管道產(chǎn)品的價(jià)格與使用壽命(4)導熱系數低,僅有0.42W/(m·K),可通過(guò)相關(guān)技術(shù)人員論證分析,涂塑復合鋼管以起到良好的保溫作用;市場(chǎng)價(jià)格僅為不銹鋼管(304L)價(jià)格的1/3,在弱(5)具有良好的電性能;酸工作環(huán)境中尾氣排放管道采用涂塑復合鋼管代(6)有良好的化學(xué)穩定性,耐腐蝕性能好,替不銹鋼材質(zhì)(304L)是可行的,并且可大大降低由于HDEP分子無(wú)極性,在一般環(huán)境中不受土投資成本,延長(cháng)管道的使用壽命。壤、電力、酸、堿等因素的腐蝕;3.3使用試驗(7)低摩阻,防止結垢為確保使用鋼塑復合材料管的可靠性,委托(8)具有良好的柔韌性和耐沖擊性;了專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家進(jìn)行制作并做了相關(guān)的試驗,最終確(9)脆化溫度低(-70℃);定低溫甲醇洗裝置二氧化碳尾氣排放管道采用涂(10)聚乙烯材料具有良好的抗刮痕能力。塑復合鋼管,安裝工程材料見(jiàn)表2。具體加工要求如下尾氣排放管道的定型(1)設計條件:壓力(G)0.3MPa,溫度3.1涂塑復合鋼管的性能特點(diǎn)60℃表2Q235B內外襯高分子PE尾氣排放管道安裝工程材料明細名稱(chēng)執行標準數量螺旋鋼管38“(965mmx10mm)sY/T5036/HG20553Ia系列47.lt90°彎頭38"(965mm×10mm)GB13401A系列,長(cháng)半徑10個(gè)38°,CL501HG20623, WN-RF(2)管道之間釆用焊接方式,每段焊縫處防4結語(yǔ)腐層現場(chǎng)進(jìn)行處理(3)復合管的內外襯層結實(shí)可靠,不存在脫尾氣排放管道采用涂塑復合鋼管代替不銹鋼離或有起泡現象;材質(zhì)(304L),節省投資一百余萬(wàn)元,低溫甲醇洗4)基體材料Q235B螺旋管標稱(chēng)壁厚允許偏裝置自2008年12月運行以來(lái),二氧化碳尾氣排差±10.0%;放管道運行狀況良好,未有襯塑材料破損和管道5)復合管內外涂層材料的最小厚度平均為腐蝕現象件濫只立需要,經(jīng)濟和中國煤化工0.8~0.9mm。社會(huì )效益顯CNMHG